CN101500271A - 一种实现核心网设备负载均衡的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种核心网设备负载均衡的实现方法、系统和设备。该方法包括：基站接收第一MME发送的通知消息，根据通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程；或包括：基站接收用户终端发送的携带标识的请求消息，判断需要将第一MME的负载进行迁移；所述标识为第一MME在判断自身过载时，为用户终端分配并通过通知消息携带给用户终端的；基站选择第二MME并将第一MME上关于用户终端的负载向第二MME迁移；或包括：基站接收第二MME发送的切换请求，切换请求中携带第二MME为用户终端分配的上下文；基站向第二MME发送切换响应，携带为所述第二MME分配的所述用户终端的上下文。通过本发明的实施例，实现了核心网设备的负载均衡。

Description

一种实现核心网设备负载均衡的方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种实现核心网设备负载均衡的方法和设备。

背景技术

现有技术中无线演进网络的核心网结构如图1所示，主要包括MME(Mobility Management Entity，移动性管理实体)、S-GW(Serving Gateway，服务网关)和P-GW(PDN Gateway，分组数据网络网关)三个逻辑功能体，其中的MME负责NAS(Non Access Stratum，非接入层)信令、NAS信令加密以及漫游、跟踪等功能，并负责为用户终端分配用户临时身份标识、提供安全功能等，其对应于当前UMTS(Universal Mobile TelecommunicationSystem，全球移动通信系统)系统内部SGSN(Serving GPRS Support Node，服务GPRS支持节点)的控制平面部分。S-GW负责本地的移动性锚点和3GPP系统内部的移动性锚点以及合法监听相关信息；P-GW则负责策略执行和计费以及合法监听相关功能。

下一代网络架构演进过程中，引入了Pool区的概念。Pool区内有多个并行运行的MME/S-GW，它们共同分担Pool区内的业务。当UE(UserEquipment，用户终端)处于Pool区的无线资源覆盖下时，它只被该Pool区内一个专门的CN(Core Network，核心网络)节点所服务。MS(Mobile Station，移动台)在Pool区内移动时，无需改变其服务CN节点，这减少了CN节点间的更新、切换和迁移。一个Pool区内有多个CN节点的另一个好处是：可以扩大Pool区接受CN服务的能力，当一个CN故障时，由其他CN节点来提供业务的可能性增大。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：

由于Pool区内的各个CN节点的作用和地位对于用户来讲都是等同的。随着用户数量的增多，核心网设备的负担也越来越重，如何实现MME之间能够实现负载均衡避免导致某个MME的负荷过载、以及实现Pool中不同MME之间的用户迁移操作是当前网络架构演进过程中急待解决的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种实现核心网设备负载均衡的方法和设备，用于实现网络中一核心网设备过载时核心网设备之间用户终端负载的重分配和转移。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种核心网设备负载均衡的实现方法，包括以下步骤：

基站接收第一移动性管理实体MME发送的通知消息，所述通知消息中至少携带第一MME的负载状况；

所述基站根据所述通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程。

本发明的实施例还提供一种核心网设备负载均衡的实现方法，包括以下步骤：

基站接收所述用户终端发送的携带标识的请求消息，判断需要将第一MME的负载进行迁移；所述标识为所述第一MME在判断自身过载时，为所述用户终端分配并通过通知消息携带给所述用户终端的；

所述基站选择第二MME并向所述第二MME发送消息，将所述第一MME上关于所述用户终端的负载向所述第二MME迁移。

本发明的实施例还提供一种核心网设备负载均衡的实现方法，包括以下步骤：

当用户终端从第一MME向第二MME切换时，基站接收所述第二MME发送的切换请求，所述切换请求中携带所述第二MME为用户终端分配的上下文；

所述基站向所述第二MME发送切换响应，所述切换响应中携带为所述第二MME分配的所述用户终端的上下文。

本发明的实施例还提供一种基站设备，包括：

第一接收单元，用于接收第一MME发送的通知消息，所述通知消息中至少携带第一MME的负荷状况；

第一处理单元，用于根据所述第一接收单元接收的通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程。

本发明的实施例还提供一种基站设备，包括：

第二接收单元，用于接收用户终端发送的携带标识的请求消息；

第二判断单元，用于根据所述第二接收单元接收到的消息判断需要将第一MME的负载进行迁移；

第二处理单元，用于在所述第二判断单元判断需要将第一MME的负载进行迁移时，选择第二MME并向所述第二MME发送消息，将所述第一MME上关于所述用户终端的负载向所述第二MME迁移。

本发明的实施例还提供一种基站设备，包括：

第三接收单元，用于当用户终端从第一MME向第二MME切换时，接收所述第二MME发送的切换请求，所述切换请求中携带所述第二MME为用户终端分配的上下文；

第三分配单元，用于为所述第二MME分配所述用户终端的上下文；

第三发送单元，用于向所述第二MME发送切换响应，所述切换响应中携带所述第三分配单元为所述第二MME分配的所述用户终端的上下文。

本发明的实施例还提供一种MME，包括：

负载判断单元，用于判断是否需要将自身设备的负载进行迁移；

负载处理单元，用于当所述负载判断单元判断为需要进行负载迁移时，通知网络中的基站设备对自身设备的负载进行迁移；或将为用户终端分配的标识通知所述用户终端并向所述用户终端发送负载迁移指示。

通过使用本发明的实施例，实现了以下有益效果：

通过使用本发明提供的实施例，接入网设备在检测到特定核心网设备过载时，可以通过向与该核心网设备相关联的用户终端发送消息，或选择另一核心网设备并向该被选择的核心网设备发送消息，实现负载在核心网设备间的迁移，从而自动选择一个正常的核心网设备为用户提供服务。用户即使处于Active或者进行承载上下文激活流程，仍然可以进行核心网设备的负载迁移或者重分配操作并保证不中断业务。因此本发明实施例中能够方便的实现负载迁移和重分配，且不中断用户业务、给用户带来良好的体验。

附图说明

图1是现有技术中非漫游场景中无线演进网络架构图；

图2是本发明实施例一中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图3是本发明实施例三中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图4是本发明实施例四中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图5是本发明实施例五中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图6是本发明实施例六中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图7是本发明实施例八中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图8是本发明实施例九中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图9是本发明实施例十和实施例十一中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图10是本发明实施例十二中的核心网设备负载均衡方法流程图；

图11是本发明实施例中实现核心网设备负载均衡的系统的结构示意图；

图12是本发明实施例中基站设备的结构示意图；

图13是本发明实施例中基站设备的另一结构示意图；

图14是本发明实施例中基站设备的再一结构示意图；

图15是本发明实施例中MME的结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种核心网设备的负载均衡方法，以解决由于服务接入设备和用户量的增多使得核心网设备上的负载过重问题，并且提出了接入网设备如何做到自动选择空闲核心网设备作为负载转移的对象、以及如何保证在业务进行的过程中保证用户业务的连续性的方法。

具体的，接入网设备在判断第一核心网设备过载时，获取第二核心网设备，并向之前与第一核心网设备关联的用户终端、或第二核心网设备发送消息，将该第一核心网设备的负载向第二核心网设备迁移，从而实现核心网设备的负载均衡。其中，该接入网设备和核心网设备可以分别为RNC和SGSN，或分别为eNodeB和MME。以下各实施例中，以接入网设备和核心网设备分别为eNodeB和MME进行说明。其中下面提到的将第一核心网设备的置为不可用状态是可选项。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明的实施例一中，需要进行负载重分配和迁移的MME命令eNodeB进行上下文重分配操作，eNodeB将该需要转移负载的MME置为overload过载状态以示在该MME恢复使用之前不得使用该过载MME；eNodeB指示UE发起TAU流程完成MME间上下文迁移的流程。

如图2所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S201、老侧ME在负载达到一定阈值、或者需要进行维护、或者根据其他策略，造成需要迁移老侧MME负载时，向相关联的eNodeB发起负载迁移命令Re-distribution Command，该消息中携带老侧MME ID、负载迁移标识Re-distribution ind以及用户标识，通过该负载迁移标识Re-distribution ind可以反映该老侧MME的负载状况。

步骤S202、eNodeB将老侧MMEID置为overload标识，并根据预设策略(如本地维护的各核心网设备的状态、负载状况、网络拓扑关系、运营商策略中的一种或者几种)，选择一个正常状态的MMEID或MMEID列表，将该MME ID或列表通过负载迁移指示Re-distribution Indication消息带给UE并通过该消息携带一个指示UE发起TAU流程的指示信元。eNodeB需要将该用户标记为需要进行上下文Redistribution的用户，主要目的为区分需要上下文Redistribution的用户的TAU和普通用户的TAU。

步骤S203、用户终端收到负载迁移指示消息后，根据消息中携带的指示信元发起TAU请求给eNodeB。TAU消息中携带新侧MME ID(或MMEID列表)、old GUTI(Globally Unique Temporary Identity，全局唯一临时标识)、Last visited TAI、EPS承载状态。在RRC消息中携带新侧MMEID。

步骤S204、eNodeB根据新侧MMEID，或从列表中选择一个MME ID作为新侧MMEID，将UE发送的TAU更新请求发送到新侧MME，eNodeB这里保证将负荷均衡转移到列表中的MME上。

步骤S205、新侧MME根据Old GUTI值到老侧MME请求用户上下文。

步骤S206、老侧MME将用户上下文在上下文响应消息中带给UE，该用户上下文包括：承载上下文、MM上下文，S-GW信令地址和TEID(TunnelEndpoint Identifier，隧道端点标识)。

步骤S207、新侧MME执行认证过程。

步骤S208、新侧MME根据先前第一步骤保存的old MMEID，发送上下文应答消息给老侧MME，老侧MME根据该信息将上下文中关于SGW和HSS的相关信息置为无效。

步骤S209、新侧MME更新S-GW中用户上下文信息，包括该用户关联的MME address。

步骤S210、新侧MME更新HSS中的用户的MME信息并取消老侧MME信息。

步骤S211、新侧MME发送跟踪区接受消息给UE，携带新分配的GUTI和TAI list和EPS承载状态。

步骤S212、UE回应TAU Complete消息给newMME。

本发明实施例二中，与上述实施例一的不同之处在于：实施例二只需要网络侧通知UE发起TAU流程即可，由eNodeB保证TAU流程中选择一个可以为用户终端提供服务的MME。

步骤S301、同上述实施例一中的步骤S201。

步骤S302、eNodeB收到老侧MME的负载转移命令之后，将老侧MMEID置为overload标识，并通过该消息携带一个指示UE发起TAU流程的指示信元。

步骤S303、UE收到负载转移指示后发起TAU流程。携带old GUTI、Lastvisited TAI、EPS承载状态。

步骤S304、eNodeB收到TAU请求后，根据eNodeB中相关MME负荷状况选择一个空闲的MME发送TAU请求。

之后的步骤同上述实施例一中的步骤S205～步骤S212，在此不进行重复描述。

本发明的实施例三中，需要进行负载重分配和迁移的MME请求一可以正常为用户终端提供服务的MME为用户分配一个GUTI值，需要进行负载迁移的MME通过GUTI Reallocation流程或者其他流程(比如paging、承载建立、承载修改、承载删除)将新分配的GUTI值通知给UE，并告知eNodeB将该过载MME置为overload标识直到该MME恢复使用为止，进一步指示UE发起TAU流程完成负载迁移。

如图3所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S401、老侧MME根据MMEPool间的负荷状况或者其他策略，给空闲的MME发送GUTI allocation Request消息，请求空闲的MME为用户分配GUTI值，该消息包括用户标识IMSI、老侧MMEID。

步骤S402、新侧MME收到GUTI allocation Request消息后，获知老侧MMEID，给用户分配GUTI并将给分配的GUTI发送给老侧MME。

步骤S403、老侧MME收到新侧MME的GUTI值后，通过GUTIReallocation Command消息带给UE。在NAS消息中携带GUTI、TAI list给UE；在非NAS消息中携带老侧MME ID给eNodeB告知eNodeB在该MME恢复使用前不得选择该MME。

步骤S404、UE携带新分配的GUTI值发送TAU Request请求给eNodeB。

步骤S405、eNodeB根据GUTI值寻址到新侧MME并转发UE发送的TAU请求消息。

步骤S406、new MME根据第一步骤中的老侧MME ID遂向old MME发送上下文请求消息携带用户的IMSI标识。

步骤S407-S413、同实施例一中的步骤S206-S212，在此不进行重复描述。

本发明实施例四中，需要进行负载迁移的MME请求一个可以正常为用户提供服务的MME为用户分配一个新的GUTI值，需要进行负载迁移的MME通过GUTI Reallocation流程或者其他流程(如承载建立)消息将新分配的GUTI值带给UE，并指示UE发起TAU流程完成负载迁移。本实施例和实施例三的区别在于，UE在发送TAU请求的同时携带老侧MME为用户分配的GUTI和新侧GUTI值，eNodeB根据老侧GUTI值，将老侧MME置为overload直至MME恢复使用为止；同时eNodeB根据新GUTI值选择到新侧MME进行负载迁移操作。这里可以通过两个GUTI的先后顺序来判断新老GUTI，该方法不做限制。本实施例中，上述老侧MME的新增信元GUTI和指示用户发起TAU流程的指示信元不仅仅可以通过GUTI Reallocation流程带给UE或者eNodeB，还可以由其他流程消息(Paging、承载建立)带给UE，其他流程(包括GUTI Reallocation、Paging、承载建立或者修改、TAU流程)结束后UE即可发起TAU流程。

如图4所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S501-S502、同实施例三中步骤S401-步骤S402所描述。

步骤S503、老侧MME通过承载建立请求消息将old GUTI和new GUTI带给eNodeB。

步骤S504、eNodeB通过无线承载建立请求消息将old GUTI和new GUTI带给UE。网络侧和用户侧在承载建立流程完成后，UE即刻发起TAU流程。

步骤S505、UE根据收到的old GTUI和new GTUI，发起TAU Request请求到eNodeB，携带old GUTI和new GUTI，可以通过两个GUTI的先后顺序来判断新老GUTI，如何区分新老GUTI的方法不做限制。

步骤S506、eNodeB收到两个GUTI值之后，将old GUTI值涉及的MMEID状态置为overload或其他表征待该MME在恢复使用前不得的标识。之后eNodeB根据new GUTI值将TAU Request请求发送到相应正常的MME上。

步骤S507、新侧MME根据old GUTI值得知old MME地址，并根据该地址发送上下文请求，请求用户上下文。

步骤S508-S514、同前面实施例三中的步骤S407-S413，在此不进行重复描述。

本发明实施例五中，和上述实施例四的具体实现基本相同，不同之处在于老侧MME在收到承载建立请求并完成了承载建立请求流程后，触发负载重分配和迁移流程，并且用户的上下文在老侧MME请求新侧MME分配GUTI时带给新侧MME。不仅仅承载建立流程可以触发负载重分配和迁移流程，其他流程仍然可以触发负载重分配和迁移流程，包括但不限于Service Request流程、周期性TAU流程、承载修改流程、UE发起的资源分配流程、寻呼流程。

如图5所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S601、P-GW发起承载修改流程，MME收到承载修改请求后会在完成承载修改流程后向新侧MME发起GUTI分配请求，该消息携带用户上下文信息。

步骤S602-S614同实施例三中的步骤S401-S413所描述的步骤基本相同，不同之处在于由于前面步骤中向新侧请求GUTI分配的步骤1中已经将用户上下文传递到新侧MME，所以在TAU流程中新侧MME向老侧MME请求上下文的相关流程可以省略(如图S607、S608、S610)。

本发明实施例六中，需要进行负载重分配和迁移的MME从MME Pool范围或者不在Pool内根据策略选择负荷正常的MME或者MMElist，并向eNodeB发送携带指示eNodeB进行负载重分配或者迁移操作的指示信元，eNodeB将该需要负载重分配或者转移的MME置为过载状态以示在该MME恢复使用之前不得使用该过载MME；eNodeB保存该MME携带的MME ID或者MMElist并指示UE发起TAU流程完成MME间负载重分配或者迁移。

如图6所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S701、OldMME在负荷达到一定阈值后或者满足MME进行负载重分配或者迁移的触发条件后，会优先在MME Pool范围内选择空闲的MME list或者MME ID，或不携带任何标识来表示需要选择新的MME Pool，如果选择失败，就退出现有流程。在负载迁移命令中携带该MME list或者MME id、并携带过载MME ID和指示用户进行TAU流程的指示信元，通过携带过载MME ID可以反映该Old MME的负载状况。UE收到该指示信元后，即刻发起TAU流程进行负载重分配和转移。

步骤S702、eNodeB收到负载迁移命令后，保存收到的空闲的MME list或者MME ID和相关用户标识或者用户标识列表，并将过载的MME ID置为过载，MME恢复使用前不得使用该MME。同时向UE发送负载迁移指示，指示UE发起TAU流程进行负载重分配和迁移操作。

步骤S703、UE根据eNodeB发来的负载迁移指示，决定发起TAU Request流程。

步骤S704、eNodeB根据UE携带的用户标识和eNodeB中保存的空闲的MME list或者MME ID遂选择一个MME转发该TAU请求，这里要求eNodeB可以区分该用户发送的消息属于负载迁移请求消息，并且将不同用户切换到MMElist中不同的MME上以保证负荷均衡，避免其他MME过载。

步骤S705、新侧MME根据用户标识导出老侧MME，向老侧MME请求上下文。

步骤S706-S712、同实施例一中的步骤S206-S212，在此不进行重复描述。

本发明实施例七中，需要进行负载重分配和迁移的MME从MMEPool范围或者不在Pool内选择负荷正常的MME或者MME list，并向eNodeB发送携带指示eNodeB进行负载重分配或者迁移操作的指示信元，eNodeB将该需要负载重分配或者转移的MME置为过载状态以示在该MME恢复使用之前不得使用该过载MME；eNodeB将空闲MME ID或者MMElist以及指示UE发起TAU流程的指示信元带给UE，由UE在发起TAU请求时携带给eNodeB选择一个新的MME完成MME间负载重分配或者迁移。与实施例六的区别之处在于eNodeB不保存空闲的MME或者MMElist而是直接带给UE，由UE在发送TAU请求时携带给eNodeB，让eNodeB重新选择MME完成负载迁移和重分配。流程图参考上述实施例六中图6的描述。

步骤S801、同实施例六中的步骤S701。

步骤S802、eNodeB收到负载迁移命令后将过载MME置为过载标识，并将负载迁移命令请求、MME ID和MME list通过负载迁移指示消息将转发给UE。

步骤S803、UE发起TAU请求，携带网络侧带下来的MME ID或者MMElist给eNodeB。eNodeB根据该信息选择一个空闲的MME发送TAU请求

步骤S804、eNodeB根据UE带上来的MME ID或者MME list信息选择一个空闲的MME发送TAU请求信息给相应的MME，eNodeB要根据不同的用户选择MME list中不同的MME，避免Pool内其他MME过载。

步骤S805、新侧MME根据用户的GUTI值得知用户老侧MME ID并向之请求上下文。

步骤S806-步骤S812、同实施例一中的步骤S206-S212，在此不进行重复描述。

本发明实施例八中，当MME在负载达到一定阈值后，该MME给用户分配一个GUTI值，该GUTI值中将M-TMSI置空，并通过GUTI Reallocation流程或者TAU流程带给UE。UE收到该GUTI值后解析出M-TMSI为空，携带新分配的GUTI值发起TAU请求到eNodeB，eNodeB根据解析GUTI值得知MME过载，置该MME为过载并保证该MME恢复使用前不得使用。同时eNodeB选择一个正常的MME转发用户的TAU请求消息。

如图7所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S901、用户和网络侧正在进行TAU流程。在old MME的负载达到一定阈值后在TAU Accept消息中带下新分配的GUTI值和触发用户发起TAU流程的指示信元(可选)给UE，该GUTI值的M-TMSI置空，根据该GUTI标识可以获知老侧MME或者跟老侧MME相关联的Pool区都无效。

步骤S902、UE给网络侧回复TAU Complete消息。

步骤S903、用户根据网络侧带下来触发用户进行TAU流程的指示信元发起TAU请求给eNodeB，携带GUTI。

步骤S904、eNodeB根据GUTI值中空的M-TMSI或者UE发送的负载迁移指示可以获知老侧MME过载，置老侧MME过载，以使得老侧MME恢复使用前不得再使用。同时选择一个空闲的MME发送TAU请求消息。

步骤S905、新MME根据用户携带的GUTI值获知老侧MME ID，向老侧MME发送上下文请求。

步骤S906-S912、同实施例一中步骤S206-S212所描述。

本发明的实施例九中还提供一种核心网设备负载均衡方法，如图8所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S1001、eNodeB在获知判断相关MME需要进行负载重分配时，则向管辖范围内的UE广播需要进行负载重分配的MME标识。

步骤S1002、相关UE通过比较广播消息中的MME标识和通过GUTI得知的服务MME标识，判断是否需要发起TAU流程来进行MME间的负载重分配。如果MME标识相同，则UE发起TAU Request。

步骤S1003-S1011、同实施例一中步骤S204-S212所描述。

本发明的实施例十中还提供一种核心网设备负载均衡方法，如图9所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S1101、老侧MME在需要进行负载重分配时，发送通知消息通知关联eNodeB切换某些用户，该消息中携带需要进行负载重分配的用户标识。

步骤S1102、eNodeB根据用户标识发送切换请求Handover Required给老侧MME，消息中携带eNodeB为用户选择的服务MME标识或者MME标识列表，Target ID设置为该eNodeB ID。

步骤S1103、老侧MME为了保证负荷均衡避免将负载转移到同一个MME导致该MME也过载，所以可以为不同用户从MME list中选择不同的MME。根据步骤S1102中新的MME标识或者MME标识列表为用户选择一个新的MME并向新侧MME发送转发切换请求Forward Relocation Request，消息中携带UE的上下文信息包括PGW地址、PGW TEID、SGW地址、SGW TEID。

步骤S1104、新侧MME为用户分配一个MMEUE S1 AP ID并发送切换请求Handover Request携带SGW地址和SGW TEID给eNodeB。

步骤S1105、eNodeB发送切换请求响应Handover Request Ack携带eNodeB UE S1 AP ID(该ID等同于步骤S1102中的eNodeB S1 AP ID)给新侧MME。

步骤S1106、新侧MME发送转发切换响应Forward Relocation Response消息给老侧MME。

步骤S1107、新侧MME发送切换命令Handover Command给TargeteNodeB(即源eNodeB)。

步骤S1108、eNodeB给新侧MME发送切换指示Handover Notify。

步骤S1109、新侧MME发送转发切换响应完成Forward RelocationComplete消息给老侧MME。

步骤S1110、老侧MME发送转发切换响应完成应答Forward RelocationComplete Ack消息给新侧MME告知收到上下文转移完成消息。

步骤S1111-S1114、如果SGW发生改变，需要更新SGW和PGW的承载上下文信息。

步骤S1115、跟踪区发生变化，用户发起TAU流程，给用户分配一个新的GUTI。

本发明的实施例十一中还提供一种核心网设备负载均衡方法，本实施例和上面图9所示的实施例十的步骤基本相同，现将不同步骤做描述如下：

步骤S1102’、eNodeB根据用户标识发送切换请求Handover Required给老侧MME，消息中携带Target ID设置为该eNodeB ID。

步骤S1103’、老侧MME判断Target ID和Source ID相同，则选择一个新的MME并发送转发切换请求Forward Relocation Request，消息中携带UE的上下文信息包括PGW地址、PGW TEID、SGW地址、SGW TEID。

本发明的实施例十二中还提供一种核心网设备负载均衡方法，当老侧MME判断需要发起负载迁移流程时，将用户终端从老侧MME向新选择的新侧MME切换时，如图10所示，该核心网设备负载均衡方法具体包括以下步骤：

步骤S1201、老侧MME判断需要发起负载迁移流程，选择一个新的MME，并发送Forward Relocation Request消息给新侧MME，携带用户上下文信息，该消息中包括eNodeB UE S1 AP ID。

步骤S1202、如果新侧MME判断服务用户的SGW发生改变，则发送Create bearer request(创建承载请求)消息给新侧的SGW，携带承载上下文信息，包括PGW地址和TEID；新侧SGW发送Create bearer response(创建承载响应)消息给新侧MME，携带上行SGW地址和TEID。

步骤S1203、新侧MME根据用户上下文中eNodeB地址，向eNodeB发送切换请求，消息中携带MMEUE S1 AP ID和eNodeB UE S1 AP ID以及SGW地址和TEID。

步骤S1204、eNodeB发送切换请求响应给新侧MME，消息中携带eNodeBUE S1 AP ID以及eNodeB地址和TEID。

步骤S1205、如果采用间接转发机制，则需要在新侧SGW建立转发参数，建立完成后SGW给MME发送转发参数。

步骤S1206、新侧MME发送Forward Relocation Response给老侧MME，通知老侧MME SGW发生改变，并且如果系统采用间接转发，同时需要将转发参数带给老侧MME。

步骤S1207、如果采用间接转发机制，则老侧MME需要发送Create bearerrequest消息更新老侧SGW的数据转发地址和TEID。

步骤S1208、老侧MME发送Handover Command消息给eNodeB，消息中携带数据转发地址和TEID。

步骤S1209、eNodeB发现老侧eNodeB和新侧eNodeB相同，则给新侧MME发送Handover Notify消息。

步骤S1210、新侧MME发送Forward Relocation Complete给老侧MME。

步骤S1211、老侧MME发送Forward Relocation CompleteAck给新侧MME，并启动定时器超时后删除老侧MME和SGW上用户的上下文信息。

步骤S1212-步骤S1215、新侧MME更新SGW和PGW上用户的承载上下文信息。

步骤S1216、用户发起TAU流程，新侧MME给用户分配一个新的GUTI。

通过使用本发明实施例提供的上述方法，接入网设备可以自动选择一个正常的核心网设备为用户提供服务，并可以自动将过载核心网设备置过载标识直至过载核心网设备恢复正常。用户即使处于Active或者进行承载上下文激活流程，仍然可以进行核心网设备的负载迁移或者重分配操作并保证不中断业务。因此本发明实施例中的负载迁移或者重分配的方法能够方便的实现负载迁移和重分配，且不中断用户业务、给用户带来良好的体验。

本发明的实施例还提供一种用于实现核心网设备负载均衡的系统，如图11所示，包括：第一MME 10、基站设备20以及第二MME 30，三者之间配合用于将第一MME 10上的负载迁移到第二MME 20上。

基站设备20的结构如图12所示，进一步包括：

第一接收单元21，用于接收第一MME 10发送的通知消息，所述通知消息中至少携带第一MME 10的负荷状况；

第一处理单元22，用于根据第一接收单元21接收的通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程。

第一标识单元23，用于当第一判断单元22判断需要将第一MME 10的负载进行迁移时，将所述第一MME 10置为不可用状态直至第一MME 10恢复使用为止。

该第一处理单元22进一步包括：

第一判断子单元221，用于根据所述第一接收单元接收到的通知消息，判断需要将第一MME 10的负载进行迁移；

第一选择子单元222，用于根据第一MME 10发送的消息、用户终端发送的请求、或预定的策略，选择第二MME用于第一MME 10的负载迁移；

第一负载迁移子单元223，用于向所述用户终端标识对应的用户终端发送消息，将所述第一MME的负载向所述第二MME 30迁移。

基站设备20的结构还可以如图13所示，包括：

第二接收单元24，用于接收用户终端发送的携带所述标识的请求消息，判断需要将第一MME 10的负载进行迁移；

第二判断单元25，用于根据所述第二接收单元24接收的通知消息判断需要将所述第一MME 10的负载进行迁移；

第二处理单元26，用于当第二判断单元25判断为需要将第一MME 10的负载进行迁移时，选择第二MME 30并向所述第二MME 30发送消息，将所述第一MME 10上关于所述用户终端的负载向所述第二MME 30迁移。

第二标识单元27，用于当第二判断单元25判断需要将第一MME 10的负载进行迁移时，将所述第一MME 10置为不可用状态直至第一MME 10恢复使用为止。

该第二处理单元26进一步包括：

第二选择子单元261，用于根据所述用户终端发送的携带所述标识的请求消息、或预定的策略，选择第二MME 30用于第一MME 10的负载迁移；

第二负载迁移子单元262，用于向所述第二选择子单元选择的第二MME30发送消息，将所述第一MME 10的负载向所述第二MME 30迁移。

基站设备20的结构还可以如图14所示，包括：

第三接收单元28，用于当用户终端从第一MME 10向第二MME 30切换时，接收第二MME 30发送的切换请求，所述切换请求中携带第二MME 30为用户终端分配的上下文；所述切换请求为第二MME 30在接收到发起负载迁移流程的第一MME 10发送的需切换的用户终端上下文时发送的。

第三分配单元29，用于为第二MME 30分配所述用户终端的上下文。

第三发送单元30，用于向第二MME 30发送切换响应，所述切换响应中携带所述第三分配单元29为第二MME 30分配的所述用户终端的上下文。

系统中的第一MME 10结构可以如图15所示，具体包括：

负载判断单元11，用于判断是否需要将自身设备的负载进行迁移；

负载处理单元12，用于当负载判断单元11判断为需要进行负载迁移时，通知网络中的基站设备对自身设备的负载进行迁移。

第一用户上下文处理单元13，用于将用户终端标识和本MME的标识发送给第二MME，以便所述第二MME在负载迁移获取用户终端上下文；或

第二用户上下文处理单元14，用于将将用户终端的上下文发送给第二MME。

该负载处理单元12进一步包括：

第一通知消息发送子单元121，用于向网络中的接入网设备发送通知消息，通知需要将自身设备的负载进行迁移；所述通知消息中还包括自身标识、用户终端标识、负载迁移标识、第二MME标识或者第二MME标识列表。

第二通知消息发送子单元122，用于向网络中的第二MME发送消息，请求所述第二MME为用户终端分配临时标识。

第三通知消息发送子单元123，用于向网络中的用户终端发送消息，所述消息中携带自身和/或第二MME为所述用户终端分配的临时标识，或携带负载迁移指示、以及第二MME标识或第二MME标识列表。

通过使用本发明实施例提供的上述系统和设备，接入网设备可以自动选择一个正常的核心网设备为用户提供服务，并可以自动将过载核心网设备置过载标识直至过载核心网设备恢复正常。用户即使处于Active或者进行承载上下文激活流程，仍然可以进行核心网设备的负载迁移或者重分配操作并保证不中断业务。因此本发明实施例中的负载迁移或者重分配的方法能够方便的实现负载迁移和重分配，且不中断用户业务、给用户带来良好的体验。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该获取机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (40)

1、一种核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

基站接收第一移动性管理实体MME发送的通知消息，所述通知消息中至少携带第一MME的负载状况；

所述基站根据所述通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程。

2、如权利要求1所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述通知消息中还携带用户终端标识；

所述基站根据所述通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程的步骤具体为：所述基站根据所述通知消息判断需要将所述第一MME的负载进行迁移；所述基站向与所述用户终端标识对应的用户终端发送消息，将所述第一MME上关于所述用户终端的负载向选择的第二MME迁移。

3、如权利要求2所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站接收第一MME发送的通知消息的步骤具体为：

所述基站接收第一MME发送的通知消息，所述通知消息中携带所述负载迁移标识以及用户终端标识，通过所述负载迁移标识反映所述第一MME的负载情况；

所述基站通知用户终端发起负载迁移流程的步骤具体为：

所述基站根据策略，所述策略包括根据本地维护的多个MME的状态、每个MME的负载状况、网络拓扑关系、运营商策略中的一种或者几种，选择第二MME；向与所述用户终端标识对应的用户终端发送消息，所述消息中至少携带所述一个第二MME的标识或第二MME标识列表、以及负载迁移指示。

4、如权利要求3所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站向用户终端发送消息后，还包括步骤：

所述基站接收所述用户终端进行负载迁移的请求，所述请求中携带一个第二MME的标识或第二MME标识列表；

所述基站将所述用户终端的进行负载迁移的请求向所述第二MME或者挑选第二MME标识列表中的一个作为第二MME发送。

5、如权利要求2所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站接收第一MME发送的通知消息的步骤具体为：

所述基站接收第一MME在判断自身过载时发送的通知消息，所述通知消息中携带所述负载迁移标识以及用户终端标识；

所述基站通知用户终端发起负载迁移流程的步骤具体为：

所述基站向与所述用户终端标识对应的用户终端发送消息，所述消息中携带负载迁移指示。

6、如权利要求5所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站向用户终端发送消息后，还包括步骤：

所述基站接收所述用户终端进行负载迁移的请求；

所述基站根据策略，所述策略包括根据本地维护的多个MME的状态、每个MME的负载状况、网络拓扑关系、运营商策略中的一种或者几种，选择第二MME并将所述用户终端的请求向所述第二MME发送。

7、如权利要求2所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站接收第一MME发送的通知消息的步骤具体为：

所述基站接收第一MME发送的通知消息，所述通知消息中携带可以接收负载迁移的第二MME标识、或包括多个第二MME的标识列表，还携带负载迁移标识以及用户终端标识或者用户终端标识列表，通过所述负载迁移标识反映所述第一MME的负载情况；所述基站保存所述第二MME标识、或包括多个第二MME的标识列表，以及用户终端标识，

所述基站通知用户终端发起负载迁移流程的步骤具体为：

所述基站向与所述用户终端标识对应的用户终端发送消息，所述消息中携带负载迁移指示。

8、如权利要求7所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站向用户终端发送消息后，还包括步骤：

所述基站接收所述用户终端进行负载迁移的请求；

所述基站根据所述保存的第二MME标识、或包括多个第二MME标识列表、以及相关用户终端标识，获取第二MME并将所述用户终端的请求向所述第二MME发送。

9、如权利要求1所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站接收第一MME发送的通知消息的步骤具体为：

所述基站接收第一MME发送的通知消息，所述通知消息中携带可以接收负载迁移的第二MME标识、或包括多个第二MME标识列表，还携带负载迁移标识以及用户终端标识；

所述基站通知用户终端发起负载迁移流程的步骤具体为：

所述基站向与所述用户终端标识对应的用户终端发送消息，所述消息中携带负载迁移指示，以及所述第二MME标识、或包括多个第二MME标识列表。

10、如权利要求9所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站向用户终端发送消息后，还包括步骤：

所述基站接收所述用户终端进行负载迁移的请求，所述请求中携带第二MME标识、或包括多个第二MME标识列表；

所述基站根据第二MME标识或者标识列表选择服务第二MME将所述用户终端的请求向所述第二MME发送。

11、如权利要求1所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站根据所述通知消息通知用户终端发起负载流程的步骤具体为：

所述基站根据接收到的所述第一MME的负载状况判断获知需要进行负荷迁移的第一MME标识，并将所述第一MME标识通知用户终端。

12、如权利要求11所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站将所述第一MME标识通知用户终端后，还包括步骤：

所述用户终端发现需要进行负载迁移的第一MME标识和服务MME标识一致，则发起将第一MME负载向第二MME迁移的负载迁移流程。

13、如权利要求1所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站接收第一MME发送的通知消息的步骤具体为：

所述基站接收第一MME在判断需要进行负载迁移时发送的通知消息，所述通知消息中携带所述第一MME的负载状况以及需要迁移的用户终端标识；

所述基站根据所述通知消息发起负载迁移流程的步骤具体为：

所述基站向需要进行负载迁移的第一MME发送切换请求消息，所述切换请求消息中携带所述基站选择的第二MME标识或者第二MME标识列表。

14、如权利要求13所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站向需要进行负载迁移的第一MME发送切换请求消息后还包括步骤：

所述第一MME接收切换请求消息，根据所述切换请求消息中携带的第二MME标识或者第二MME标识列表，选择第二MME发送消息进行负载迁移流程。

15、如权利要求1所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述基站接收第一MME发送的通知消息的步骤具体为：

所述基站接收第一MME在判断需要进行负载迁移时发送的通知消息，所述通知消息中携带所述第一MME的负载状况以及需要迁移的用户终端标识；

所述基站根据所述通知消息发起负载迁移流程的步骤具体为：

所述基站向需要进行负载迁移的第一MME发送切换请求消息。

16、如权利要求15所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站向需要进行负载迁移的第一MME发送切换请求消息后还包括步骤：

所述第一MME接收切换请求消息，选择第二MME并向所述第二MME发送消息进行负载迁移流程。

17、如权利要求1、2、3、5、7、9、11、13或15所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站根据所述通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程的步骤还包括：

所述基站根据所述通知消息判断需要将第一MME的负载进行迁移并将所述第一MME置为不可用状态。

18、一种核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

基站接收所述用户终端发送的携带标识的请求消息，判断需要将第一MME的负载进行迁移；所述标识为所述第一MME在判断自身过载时，为所述用户终端分配并通过通知消息携带给所述用户终端的；

所述基站选择第二MME并向所述第二MME发送消息，将所述第一MME上关于所述用户终端的负载向所述第二MME迁移。

19、如权利要求18所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述第一MME在判断自身过载时为所述用户终端分配标识并通过通知消息携带给所述用户终端的步骤具体为：

第一MME请求第二MME为用户终端分配一新临时标识，将所述新临时标识通知所述用户终端并指示所述用户终端进行负载迁移；所述新临时标识包含分配该临时标识的第二MME标识；

所述基站判断需要将第一MME的负载进行迁移的步骤具体为：

所述基站接收第一MME发送的消息，根据所述消息判断需要将第一MME的负载进行迁移；

所述基站选择第二MME并向所述第二MME发送消息的步骤具体为：

所述基站根据所述用户终端发送的新临时标识确定所述第二MME，将所述用户终端的请求消息向所述第二MME发送。

20、如权利要求18所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述第一MME在判断自身过载时为所述用户终端分配标识并通过通知消息携带给所述用户终端的步骤具体为：

第一MME请求第二MME为用户终端分配一新临时标识值，同时本设备为所述用户终端分配一个临时标识值，将所述两个临时标识值同时添加在通知消息中发送给所述用户终端；指示所述用户终端进行负载迁移；

所述基站判断需要将第一MME的负载进行迁移的步骤具体为：

所述基站根据所述用户终端发送的请求消息中携带的所述第一MME分配的临时标识值，判断需要将第一MME的负载进行迁移；

所述基站选择第二MME并向所述第二MME发送消息的步骤具体为：

所述基站根据所述用户终端发送的请求消息中携带的所述第二MME为所述用户终端分配的新临时标识值，确定所述第二MME，将所述用户终端的请求向所述第二MME发送。

21、如权利要求19或20所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述第一MME请求第二MME为用户终端分配一新临时标识值，并在所述请求消息中携带所述用户终端的上下文信息。

22、如权利要求19或20所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述第一MME请求第二MME为用户终端分配一新临时标识值，并在所述请求消息中携带用户标识；第二MME根据第一MME标识和用户标识以在负载迁移流程中获取所述用户终端的上下文信息。

23、如权利要求19或20所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述第一MME向用户终端发送通知消息的方法具体为：通过临时标识重分配消息、寻呼消息、承载建立消息、承载修改消息或承载删除消息中的任意一种对所述用户终端进行通知。

24、如权利要求19或20所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述第一MME请求第二MME为用户终端分配一新临时标识值的步骤，由承载建立流程、Service Request流程、周期性跟踪区更新流程、承载建立流程、承载修改流程、承载删除流程、资源分配流程、或寻呼流程中的任意一种所触发。

25、如权利要求18所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，

所述第一MME在判断自身过载时为所述用户终端分配标识并通过通知消息携带给所述用户终端的步骤具体为：

第一MME在需要进行负载迁移时为用户终端分配携带特殊标识的临时标识值，根据所述临时标识能够获知第一MME标识或者整个服务区设备不可用；向所述用户终端发送携带所述临时标识值的通知消息；

所述基站判断需要将第一MME的负载进行迁移的步骤具体为：

所述基站根据所述用户终端发送的请求消息中携带的携带特殊标识的临时标识值，判断所述需要将第一MME的负载进行迁移；

所述基站选择第二MME并向所述第二MME发送消息的步骤具体为：

所述基站根据策略，所述策略包括根据本地维护的多个MME的状态、每个MME的负载状况、网络拓扑关系、运营商策略中的一种或者几种，选择除第一MME的第二MME并向所述第二MME发送消息。

26、一种核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

用户终端从第一MME向第二MME切换时，基站接收所述第二MME发送的切换请求，所述切换请求中携带所述第二MME为用户终端分配的上下文；

所述基站向所述第二MME发送切换响应，所述切换响应中携带为所述第二MME分配的所述用户终端的上下文。

27、如权利要求26所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站接收第二MME发送的切换请求前，还包括步骤：

第一MME判断需要发起负载迁移流程时，选择第二MME并向所述第二MME发送携带用户终端上下文的消息，将所述用户终端的上下文从所述第一MME向所述第二MME切换。

28、如权利要求26所述核心网设备负载均衡的实现方法，其特征在于，所述基站向所述第二MME发送切换响应后，还包括步骤：

所述第二MME根据所述携带用户终端上下文的切换响应，与所述第一MME间进行负载迁移。

29、一种基站设备，其特征在于，包括：

第一接收单元，用于接收第一MME发送的通知消息，所述通知消息中至少携带第一MME的负荷状况；

第一处理单元，用于根据所述第一接收单元接收的通知消息发起负载迁移流程或者通知用户终端发起负载迁移流程。

30、如权利要求29所述基站设备，其特征在于，所述第一处理单元进一步包括：

第一判断子单元，用于根据所述第一接收单元接收到的通知消息，判断需要将所述第一MME的负载进行迁移；

第一选择子单元，用于根据第一MME发送的消息、用户终端发送的请求、或预定的策略，选择第二MME用于第一MME的负载迁移；

第一负载迁移子单元，用于向所述用户终端标识对应的用户终端发送消息，将所述第一MME的负载向所述第二MME迁移。

31、如权利要求29所述基站设备，其特征在于，还包括：

第一标识单元，用于当所述判断单元判断需要将第一MME的负载进行迁移时，将所述第一MME置为不可用状态直至第一MME恢复使用为止。

32、一种基站设备，其特征在于，包括：

第二接收单元，用于接收用户终端发送的携带标识的请求消息；

第二判断单元，用于根据所述第二接收单元接收到的消息判断需要将第一MME的负载进行迁移；

第二处理单元，用于在所述第二判断单元判断需要将第一MME的负载进行迁移时，选择第二MME并向所述第二MME发送消息，将所述第一MME上关于所述用户终端的负载向所述第二MME迁移。

33、如权利要求32所述基站设备，其特征在于，所述第二处理单元进一步包括：

第二选择子单元，用于根据所述用户终端发送的携带所述标识的请求消息、或预定的策略，选择第二MME用于第一MME的负载迁移；

第二负载迁移子单元，用于向所述第二选择子单元选择的第二MME发送消息，将所述第一MME的负载向所述第二MME迁移。

34、如权利要求32所述基站设备，其特征在于，还包括：

第二标识单元，用于当所述第二判断单元判断需要将第一MME的负载进行迁移时，将所述第一MME置为不可用状态直至第一MME恢复使用为止。

35、一种基站设备，其特征在于，包括：

第三接收单元，用于当用户终端从第一MME向第二MME切换时，接收所述第二MME发送的切换请求，所述切换请求中携带所述第二MME为用户终端分配的上下文；

第三分配单元，用于为所述第二MME分配所述用户终端的上下文；

第三发送单元，用于向所述第二MME发送切换响应，所述切换响应中携带所述第三分配单元为所述第二MME分配的所述用户终端的上下文。

36、一种MME，其特征在于，包括：

负载判断单元，用于判断是否需要将自身设备的负载进行迁移；

负载处理单元，用于当所述负载判断单元判断为需要进行负载迁移时，通知网络中的基站设备对自身设备的负载进行迁移；或将为用户终端分配的标识通知所述用户终端并向所述用户终端发送负载迁移指示。

37、如权利要求36所述MME，其特征在于，所述负载处理单元进一步包括：

第一通知消息发送子单元，用于向网络中的接入网设备发送通知消息，通知需要将自身设备的负荷状况；所述通知消息中包括自身标识、用户终端标识、负载迁移标识、第二MME标识或者第二MME标识列表中的一种或多种。

38、如权利要求36所述MME，其特征在于，所述负载处理单元进一步包括：

第二通知消息发送子单元，用于向网络中的第二MME发送消息，请求所述第二MME为用户终端分配临时标识。

39、如权利要求36所述MME，其特征在于，所述负载处理单元进一步包括：

第三通知消息发送子单元，用于向网络中的用户终端发送消息，所述消息中携带自身和/或第二MME为所述用户终端分配的临时标识，或携带负载迁移指示、以及第二MME标识或第二MME标识列表。

40、如权利要求36所述MME，其特征在于，还包括：

第一用户上下文处理单元，用于将用户终端标识和本MME标识发送给第二MME，以便所述第二MME在负载迁移获取用户终端上下文；或

第二用户上下文处理单元，用于将将用户终端的上下文发送给第二MME。

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